Lezione 16 Geometrie toroidali di confinamento magnetico

Documenti analoghi
Lezione 6 Geometrie lineari e toroidali di confinamento magnetico

Lezione 5 Moti di particelle in un campo magnetico

Lezione 17 Equilibrio MHD in geometria lineare

Lezione 14 Moti di particelle in un campo magnetico

Lezione 15 Geometrie lineari di confinamento magnetico

Lezione 18 Equilibrio MHD in geometria toroidale

MOTO DI UNA PARTICELLA IN UN CAMPO ELETTRICO

Il campo magnetico. n I poli magnetici di nome contrario non possono essere separati: non esiste il monopolo magnetico

Fisica II. 7 Esercitazioni

OSCILLATORE ARMONICO SEMPLICE

QUINTA LEZIONE: corrente elettrica, legge di ohm, carica e scarica di un condensatore, leggi di Kirchoff

df = I dl B df = dq v B

Università del Salento Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Industriale Secondo esonero di FISICA GENERALE 2 del 16/01/15

Interazioni di tipo magnetico

Esercizi di magnetismo

Campo magnetico e forza di Lorentz (II)

Soluzioni I anno FisMat

Esercitazione 2. Soluzione

Perchè non si è semplicemente assunto che il campo magnetico B abbia la direzione della forza magnetica agente su di un filo percorso da corrente?

Applicazioni delle leggi della meccanica: moto armnico

Fenomeni Magnetici. Campo Magnetico e Forza di Lorentz. Moto di cariche in campo magnetico. Momento e campo magnetico di una spira.

GLI ORBITALI ATOMICI

APPENDICE 1 CAMPI CONSERVATIVI CIRCUITAZIONE DI UN VETTORE LUNGO UNA LINEA CHIUSA CORRENTE DI SPOSTAMENTO

Introduciamo il sistema di riferimento indicato in figura b) con F 1 = ( f, 0) ed F 2 = (f, 0). Se P = (x, y) la condizione (1) fornisce

Meccanica quantistica (5)

UNIVERSITA degli STUDI del SANNIO

Compitino di Fisica II 15 Aprile 2011

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Geometria analitica del piano pag 32 Adolfo Scimone

Prova scritta del corso di Fisica con soluzioni. Prof. F. Ricci-Tersenghi 14/11/2014

Dinamica del corpo rigido

Dipolo Elettrico: due cariche (puntiformi) +q e q (stesso modulo, segno opposto) a distanza a. Momento di Dipolo, P: Vettore di modulo

Dinamica Rotazionale

SCUOLA GALILEIANA - CLASSE DI SCIENZE NATURALI PROVA DI AMMISSIONE A.A.: SOLUZIONE DELLA PROVA SCRITTA DI FISICA

Esercitazioni Fisica Corso di Laurea in Chimica A.A

POLARIZZAZIONE. I = < (E 0 cos ϕ) 2 > (1) dove < (E 0 cos ϕ) 2 > è il valore mediato nel tempo.

Energia del campo elettromagnetico

Analisi del moto dei proietti

Appunti sul moto circolare uniforme e sul moto armonico- Fabbri Mariagrazia

Diffusione dei raggi X da parte di un elettrone

Unità didattica 2. Seconda unità didattica (Fisica) 1. Corso integrato di Matematica e Fisica per il Corso di Farmacia

Richiami sulle oscillazioni smorzate

Prova scritta del corso di Fisica e Fisica 1 con soluzioni

How to compute the sun vector for path planning

Grandezze angolari. Lineare Angolare Relazione x θ x = rθ. m I I = mr 2 F N N = rf sin θ 1 2 mv2 1

Theory Italiano (Italy) Prima di iniziare questo problema, leggi le istruzioni di carattere generale fornite a parte.

MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE LS

τ (O) r F è semplicemente l intensità della forza F dal polo O: = r F sinθ = bf

Dinamica del punto materiale

Esercizio (tratto dal Problema 3.35 del Mazzoldi 2)

Esercizio (tratto dal problema 7.36 del Mazzoldi 2)

Costruzioni in zona sismica

Oscillazioni. Si produce un oscillazione quando un sistema viene perturbato rispetto a una posizione di equilibrio stabile

Prova Scritta di Elettricità e Magnetismo e di Elettromagnetismo A. A Febbraio 2008 (Proff. F.Lacava, C.Mariani, F.Ricci, D.

Fisica Quantistica III Esercizi Natale 2009

Appunti di elettromagnetismo

Risposta La curva r è regolare a tratti per via di quanto succede della sua rappresentazione parametrica nel punto t = 1: pur riuscendo

Risonanza magnetica nucleare

Capacita` di un conduttore isolato

Problema (tratto dal 7.42 del Mazzoldi 2)

Induzione elettromagnetica

1.2 Moto di cariche in campo elettrico

(a) ;

Gli esperimenti condotti da Faraday hanno portato a stabilire l esistenza di una forza elettromotrice e quindi di una corrente indotta in un circuito

Forze su cariche nei fili: il motore elettrico

Il momento d inerzia Consideriamo un corpo in movimento rotazionale: m 1, m 2 r 1, r 2 = particelle elementari = raggi di rotazione delle particelle e

Consideriamo come piena solo l innalzamento del livello causato da un aumento delle portate nel corso d acqua considerato.

Attrito statico e attrito dinamico

Processi per asportazione C.N. Processi per asportazione C.N. Generalità sui parametri di taglio. La tornitura. Foratura, fresatura e rettifica

Problemi di Fisica per l ammissione alla Scuola Galileana Problema 1

Argomenti per esame orale di Fisica Generale (Elettromagnetismo) 9 CFU A.A. 2012/2013

Esercizi sulla quantità di moto e momento angolare del campo elettromagnetico

Esame di Meccanica Razionale. Allievi Ing. MAT Appello del 6 luglio 2007

Legge di Faraday. x x x x x x x x x x E x x x x x x x x x x R x x x x x x x x x x. x x x x x x x x x x. x x x x x x x x x x E B 1 Φ B.

Quadro riassuntivo di geometria analitica

Campo magnetico terrestre lezione 1. Gaetano Festa

1 CIRCUITAZIONE E FLUSSO DEL CAMPO MAGNETICO. 2 Circuitazione di B: il teorema di Ampère

( ρ, θ + π ) sono le coordinate dello stesso punto. Pertanto un punto P può essere descritto come

GITTATA MASSIMA DEGLI ELEMENTI ROTANTI... 2 CALCOLO DELLA GITTATA MASSIMA... 4

MOMENTI DI INERZIA PER CORPI CONTINUI

Formulario Elettromagnetismo

Elettronica II Segnali periodici; serie di Fourier; trasformata di Fourier p. 2

FISICA SPERIMENTALE II! Corso di laurea in Chimica (6CFU, 48 ORE)!

Fisica Generale Modulo di Fisica II A.A Ingegneria Meccanica - Edile - Informatica Esercitazione 6 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Lezione 4. Meccanica del punto materiale Dinamica

Problema ( ) = 0,!

ESERCIZIO SOLUZIONE. 13 Aprile 2011

Esercitazioni di Meccanica Razionale

MAGNETISMO. Alcuni materiali (calamite o magneti) hanno la proprietà di attirare pezzetti di ferro (o cobalto, nickel e gadolinio).

Theory Italiano (Italy)

DINAMICA E STATICA RELATIVA

INTEGRALI TRIPLI Esercizi svolti

FORMULARIO DI FISICA 3 MOTO OSCILLATORIO

ANGOLI E DISTANZE. Capitolo GENERALITÀ

a) Parallela a y = x + 2 b) Perpendicolare a y = x +2. Soluzioni

Esercitazioni 26/10/2016

Le osservazioni e i modelli: update

MOTO DI CARICHE IN CAMPI MAGNETICI

I MOTI NEL PIANO. Vettore posizione e vettore spostamento

Campo magnetico terrestre

Transcript:

Lezione 16 Geometrie toroidali di confinamento magnetico G. osia Universita di Torino G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 1

Geometria toroidale I più moderni sistemi di confinamento magnetico hanno una geometria toroidale, la cui geometria e definita in figura. Raggio maggiore θ Raggio minore Angolo toroidale Dove 0 e il valore del campo sull asse magnetico Il campo magnetico principale del toro φ e in direzione toroidale. Angolo poloidale z Dall elettrodinamica elementare : (XVI-31) φ = 0 (R 0 /R) Dove 0 e il valore del campo sull asse magnetico. Il campo magnetico principale in geometria toroidale ha pertanto un gradiente e le sue linee di forza sono curve G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 2 R

Geometria Toroidale Asse magnetico Ζ qv d θ φ R 0 φ b r a θ R ε= R 0 /a rapporto di aspetto K = b/a elongazione R 0 = raggio minore a = raggio minore b = semi altezza G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 3

Consideriamo un punto Q mobile lungo una linea di forza che giace su una superficie cilindrica di raggio r. Ad uno spostamento dz parallelo all'asse, corrisponde una rotazione dθ del punto attorno all'asse. Il passo dell'elica (la distanza lungo l'asse z percorsa dal punto Q, quando compie un giro completo di rotazione attorno all'asse del) è dato da: 2πdz (XVI-31) L( r) = dϑ [L] = m Come si verifica imponendo θ = 2π Una linea di forza elicoidale ha equazione Usando l'equazione della linea di forza nella (XVI-32) si ottiene: La quantità (XVI-31 bis) Moti elicoidali ρ( r) = r rdϑ = viene chiamata 'pitch' della linea di forza elicoidale e differisce dal 'passo' della linea di un fattore 2π. Nel caso di un toro l equazione le linee di forza e rdϑ Rdφ = P φ e detta componente poloidale del cabpo φ z ϑ ϑ G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 4 dz z L( r) = 2πr z ϑ q r z

Stabilizzazione delle derive in geometria toroidale Si consideri un fascio di elettroni con Essi derivano con velocità dipendente dal raggio maggiore R e dal modulo del campo magnetico T come: (XVI-32) Se si cerca di compensare la deriva con un campo magnetico con una componente z, questo provocherà una deriva (XVI-33) con Quello che si vuole e : (XVI-34) G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 5

Stabilizzazione delle derive in geometria toroidale Pertanto l intensità del campo deve essere : (XVI-35) Si noti che il raggio di Larmor relativo al campo verticale e : (XVI-36) Tuttavia z dipende da v // e q e pertanto non può compensare le derive di tutte le componenti del plasma (in particolare quelle delle cariche q). Si consideri invece un campo poloidale θ sovrapposto al campo toroidale φ. Il campo totale sarà un campo elicoidale avvolto sulle superfici toroidali. In una sezione poloidale le linee di campo descrivono un cerchio avanzando in direzione toroidale. L equazione del moto di una particella che segua esattamente le linee di campo, che hanno equazione rd θ dz = θ z e G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 6

Stabilizzazione delle derive in geometria toroidale (XVI-37) e r = cost Se ora si addiziona a questo moto quello di deriva in direzione z si ottiene: (XVI-38) (XVI-39) Dividendo membro a membro le due equazioni: (XVI-40) G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 7

Stabilizzazione delle derive in geometria toroidale e assumendo costanti si può ricavare l equazione dell orbita della particella: (XVI-41) Che r = r 0 e θ=π/2 diventa: (XVI-42) Per e con buona approssimazione : (XVI-43) con (XVI-44) Che e l equazione di un orbita approssimativamente circolare, spostata di una quantità rispetto all asse magnetico. G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 8

Sostituendo v d Trasformata rotazionale (XVI-45) e, se v = 0 dove e il raggio di Larmor in un campo magnetico Se e piccolo, tutte le particelle saranno confinate dal campo elicoidale. La quantita (XVI-46) Viene chiamata trasformata rotazionale. La quantità (XVI-47) Angolo poloidale Angolo toroidale Angolo toroidale Angolo poloidale viene chiamata fattore di sicurezza (tokamak) : G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 9

In approssimazione cilindrica: Fattore di sicurezza. (XVI-48) Scritto in funzione del fattore di sicurezza lo spostamento di Shafranov si può scrivere : (XVI-49) Assumendo che G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 10

Sommario dei moti di deriva Deriva di campo elettrico Deriva dovuta ad una forza generica Deriva a disuniformità di campo elettrico Deriva dovuta a disuniformita di campo magnetico Deriva dovuta alla curvatura delle linee di forza Deriva totale nel vuoto Deriva di polarizzazione G. osia - Fisica del plasma confinato Lezione 16 11